차량용제동장치(BRAKING DEVICE)

(19) 대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)
(51)Int. Cl.6
F16D 65/16
(11) 공개번호 특2000-0004976
(43) 공개일자 2000년01월25일
(21) 출원번호 10-1998-0707587
(22) 출원일자 1998년09월25일
번역문제출일자 1998년09월25일
(86) 국제출원번호 PCT/DE1997/00080 (87) 국제공개번호 WO 1997/36117
(86) 국제출원출원일자 1997년01월17일 (87) 국제공개일자 1997년10월02일
(81) 지정국 EP 유럽특허 : 오스트리아 벨기에 스위스 독일 덴마크 스페인 프랑스
영국 그리스 이탈리아 룩셈부르크 모나코 네덜란드 포르투칼 스웨덴
국내특허 : 아일랜드 일본 대한민국
(30) 우선권주장 196 11 911.1 1996년03월26일 독일(DE)
(71) 출원인 로베르트 보쉬 게엠베하 클라우스 포스, 게오르그 뮐러
독일 데-70442 스투트가르트 포스트파흐 30 02 20
(72) 발명자 슈만 프랭크
독일 데-74357 뵈닝하임 그라프-스타디온-스트라쎄 10
(74) 대리인 이병호
심사청구 : 없음
(54) 차량용 제동 장치
요약
본 발명은 축 기어(18,20)를 구동시키기 위해 기어 메카니즘(30,36)의 마찰 브레이크(14,16)를 작동시키
는 축 기어(18,20)를 가지며, 기어 메카니즘(30,36)을 구동시키기 위한 전기 작동 모터(40)를 구비한 제
동 장치(10)에 관한 것이다. 안전성을 고려하여 본 발명은 마찰 브레이크(14, 16)를 해제시키기 위한 제
2 전기 복원 모터(34)를 제안하고 있다. 이것은, 특히 두 전기 모터(34,40)를 서로 독립적인 전류공급원
에 연결하는 경우에, 마찰 브레이크(14,16)가 두 전기 모터(34,40)중 하나 또는 두 전류공급원 중의 하나
가 장애가 있을 때 다른 전기 모터(40,34)에 의해 해제될 수 있다는 이점을 갖는다.
대표도
도1
명세서
기술분야
본 발명은 청구범위 독립항의 대개념에 따른 제동 장치에 관한 것이다.
배경기술
그러한 제동 장치는 EP 0 520 525 B1 으로부터 알려져 있다. 이 공지의 제동 장치는 기어 메카니즘을 통
해 마찰 브레이크를 작동시키고 다시 해제시키는 전기 모터를 갖고 있다. 이것은, 전기 모터 또는 그 전
류 공급원에 장애가 있을 경우에 마찰 브레이크가 해제되지 못하거나 또는 적어도 완전하게 해제되지 못
한다는, 즉 적어도 상당한 잔류제동력이 차륜에 작용한다는 결점을 갖고 있다. 이에 따라, 편향모멘트,
즉 자동차에 작용하는 회전모멘트가 차량의 고정축 주위에 생기고, 이것은 차량의 주행 안정성에 악영향
을 미친다.
그래서 편주 모멘트의 크기는 잔류제동력 외에 차륜과 차도 사이의 마찰력에도 의존하고 그 결과 차도 상
태에 따라서도 변하게 된다. 마찰력이 낮거나 또는 마찰력이 급격하게 변할 때는 차륜이 동작장애를 받기
쉽다. 해당하는 차륜이 전방 차륜이면 차량의 조향성이 제한을 받는다. 게다가, 제동된 차륜은 커브 주행
시에 차량의 심한 요동을 야기할 수 있고 제동받은 차량은 커브 운전시에 차량의 조절불능 요동을 일으킬
가능성이 대단히 높다.
발명의 상세한 설명
청구범위 독립항의 특징을 가진 본 발명에 따른 제동 장치는 마찰 브레이크의 해제를 위한 제 2 전기 모
터를 갖고 있다. 이것은, 특히 두 전기 모터가 서로 독립된 전류공급원에 연결되었을 때에, 두 전기 모터
중의 하나 또는 그 전류 공급원 중의 하나가 장애가 있는 고장인 경우에도, 마찰 브레이크가 완전히 해제
될 수 있으며, 즉 잔류 제동력이 더 이상 없어지며, 본 발명에 따른 제동장치에 의해 제동 가능한 차륜이
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자유롭게 회전 가능하다는 이점을 갖는다. 차량의 조향성 및 주행안정성이 고장인 경우에도 완전히 보장
가능해진다.
본 발명의 추가 이점은, 고장인 경우에도 적어도 일부 제동성이 잔류하는 전기 모터에 의해 제공될 수 있
어 어떠한 경우에도 제동장치의 기능이 완전히 소멸되지 않는다는 이점을 갖는다.
청구범위 종속항들은 독립항에 제시된 발명의 유리한 양태 및 추가형상을 갖는다.
두 전기 모터는 그 출력 및 회전 모멘트에 있어 단지 제 1 모터만 예를 들어 차륜을 제동하기에 충분한
최대 제동력을 발생하도록 설계될 수 있다. 제 2 모터는 단지 마찰 브레이크의 해제를 위해 필요하기 때
문에 약한 것으로 설계될 수 있다. 두 전기 모터는 그들 각각에 의해 최대 제동력이 발생되도록 배치(레
이아웃)될 수 있을 것이다(청구항 3). 이것은 제동 장치가 한 전기 모터가 고장인 경우에도 완전히 기능
을 발휘할 수 있다는 것을 의미한다.
각각의 모터가 대략 반분의, 최대 제동력을 발휘하도록, 두 전기 모터가 배치될 수도 있을 것이다(청구항
4). 최대 제동력을 발생하기 위해서는 따라서 두 전기 모터가 스위칭 온 되어야 한다. 그럼으로써 본 발
명에 의한 제동 장치의 필요한 설치공간 및 중량이 감소될 수 있다. 추가 이점은, 최대 제동력이 아닐 때
에도 고장인 경우에 마찰 브레이크가 항상 작동될 수 있다는 이점을 갖는다.
청구항 5에 따라 본 발명에 따른 제동 장치는 마찰 브레이크가 해제될 때 브레이크 라이닝의 복원거리,
즉 브레이크 라이닝과 브레이크 디스크 또는 브레이크 드럼 사이의 간격을 구하기 위한 복원거리 센서를
갖는다. 따라서, 복원거리는 브레이크 라이닝의 마모와는 관계없이 일정한 값으로, 즉 브레이크 라이닝과
브레이크 디스크 또는 드럼 사이의 일정한 거리로 조절될 수 있다. 이에 따라, 브레이크 라이닝의 마모가
증가되는 경우에도 마찰 브레이크의 작동시 그것에 처음 접촉하기까지 항상 일정한 짧은 작동거리 및 일
정한 짧은 요구시간에 의해 역학적인 이득이 얻어진다. 더욱이, 브레이크 라이닝이 여러 모로 심하게 마
모되었을 때에도, 차량의 모든 차륜 브레이크가 동시에, 즉 제동 개시시에 균일 분포된 제동력으로 차량
에 작용한다. 그럼으로써 차량이 차륜 브레이크를 조기에 작동시킴으로써 정상 주행에서 벗어나는 일이
없게 된다. 본 발명의 이 실시예의 추가 이점은 일정한 공극조절이 기술적 비용을 들이지 않고 달성될 수
있다는 데 있다.
청구항 8에 의한 체크 메카니즘, 즉 그 구동측에 있어 힘 또는 모멘트가 가해짐에 따라 이동이 허용되는
것이 아니라 단지 구동측 자체에 의해서 구동 또는 이동이 가능해지는 메카니즘은, 전기 모터가 제동력의
일정 유지를 위해 통전될 필요가 없다는 이점을 갖는다. 이것은 또한, 이 제동 장치가 자동으로 해제되지
않는 고정 브레이크로서 사용될 수 있다는 이점을 갖는다. 또한 자기 클램핑 메카니즘은 적어도 그 한정
된 원주부에 있어 상기한 체크 메카니즘의 이점을 갖는다. 자기 클램핑 메카니즘이란, 가해진 힘 또는 가
해진 모멘트가 역치를 초과할 때에만 힘 또는 모멘트 인가에 의해 이동(운동)이 허용되는 기어로 생각될
수 있다. 자기 클램핑 메카니즘은 예컨대 기어 또는 유성기어일 수 있다. 이 기어는, 단전된 전기 모터를
회전시키는데 필요한 회전 모멘트를 그 피동부에 대해 기어감속비 만큼 증가시켜준다. 게다가 자기 클램
핑 메카니즘의 내부 마찰도 있는데, 이것을 피동측에 전달하기 위해서는 기어 감속비로 인해 구동측에 요
구되는 것 보다 더 높은 회전 모멘트가 필요하다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 발명에 따른 브레이크장치의 단면도.
실시예
이하, 본 발명을 도면에 도시된 실시예를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
도면에 있어서, 전체적으로 10으로 표시된 본 발명에 따른 제동 장치는 피스트(주먹)-브레이크 새들(12)
을 가지는데, 이 새들은 브레이크 디스크(16)를 제동하기 위한 한 쌍의 브레이크 라이닝(14)을 갖고 있으
며, 이것의 단지 일부만이 도면에 도시되어있다. 브레이크 라이닝(14)을 브레이크디스크(16)에 가압하기
위해 브레이크 새들(12)에는 나사 스핀들(18)과 스핀들 너트(20)를 가진 축 기어가 설치되어있다. 나사
스핀들(18)은 브레이크 작동시 두 브레이크 라이닝(14) 중의 하나를 누르고, 반작용력이 그 자체 공지의
방식으로 브레이크 새들(12)을 통해 다른 브레이크 라이닝(14)을 브레이크디스크(16)의 대향측으로 누른
다.
스핀들 너트(20)는 두 래이디얼 볼 베어링(22)에 의해 브레이크 새들(12) 내에, 또한 예를 들면 나사결합
에 의해 브레이크 새들과 연결된 덮개(24) 내에 회전 가능하게 수용되어있다. 이 스핀들 너트는 브레이크
라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)를 누를 때 액슬 볼 베어링(26)을 통해 덮개(24)에 지지된다.
스핀들 너트(20)는 이것과 일체로 된 톱니부(28)를 가지며 이 톱니부에 의해 제 1 기어(30)가 스핀들 너
트(20)의 회전구동을 위해 그것과 맞물린다. 제 1 톱니부(30)는 전기복원모터(34)의 축(32)에 내부 회전
식으로 장착되어 있다.
제 1 기어(30)와 제 2 기어(36)가 맞물리고, 이 기어는 전기 브레이크 작동 모터(40)의 축(38)상에 내부
회전식으로 장착되어 있다. 두 전기모터(34,40)는 브레이크 새들(12)의 덮개(24)에 플랜지 결합되어
있다. 두 기어(30,36)는 덮개(24)와 브레이크 새들(12) 사이의 공간(42)에 위치한다.
실시예에서는 전기모터(34,40)의 축들(32,38)은 나사 스핀들(18)에 평행배치되어 있으며 이 축과 한 평면
에 있고, 즉 작동모터(40)는 나사 스핀들(18)에 대해 반경방향으로 전기복원모터(34)의 외측에 있다. 자
명한 것처럼 작동모터(40)의 제 2 기어(36)는 원주의 다른 위치에서 전기복원모터(34)의 제 1 기어(30)에
맞물리거나 또는 임의의 원주위치에서 스핀들 너트(20)의 기어(28)와 맞물릴 수 있어서 두 전기모터
(34,40)는 나사 스핀들(18)과 한 평면에 있지 않고 작동모터(40)가 나사 스핀들(18)과 작은 거리를 가질
수 있다. 또한, 두 전기모터(34,40)는 도시되지 않은 앵글 기어를 통해 스핀들 너트(20)를 구동할 수 있
을 것이다. 이 조치에 의해 본 발명에 의한 제동 장치(10)는 콤팩트하면서도 주어진 설치공간에 적합한
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구조가 될 수 있다.
브레이크 라이닝(14)의 복원거리를 측정하기 위해 제동 장치(10)는 복원모터(34)의 축(32)에 회전각 측정
장치(44)를 갖고 있다. 이 장치에 의해 마찰 브레이크(14,16)가 해제되었을 때 두 브레이크 라이닝(14)과
브레이크 디스크(16) 사이의 총 간극, 소위 공극이 구해지고 조절될 수 있다. 복원모터(34)의 축(32)은
제 1 기어(30), 스핀들 너트(20)의 톱니부(28), 스핀들 너트(20) 및 나사 스핀들(18)을 통해 나사 스핀들
(18)에 의해 작동되는 브레이크 라이닝(14)과 연결되어 있기 때문에, 복원모터(34)의 축(32)의 회전각은,
브레이크 라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)에 접근하는 조정거리 및 브레이크 라이닝(16)으로부터 멀어
지는 복원거리에 비례한다.
회전각 센서(44)로서는, 예를 들면 다수의 실시형에서 그 자체가 공지되어 있는 것처럼, 유도적, 용량적,
또는 광학적 측정장치가 고려될 수 있다. 전자적으로 전환되는 복원모터(34)를 사용하여 그 모터의 전자
적 전환으로 복원모터(34)를 일정하게 역회전이 가능하게 하는 것이 유리하다.
본 발명에 의한 제동 장치(10)의 기능은 다음과 같다: 제동 장치(10)를 작동하기 위해 작동모터(40)를 통
전하여 제 2 및 제 1 기어(36,30)를 통해 스핀들 너트(20)를 회전 구동한다. 스핀들 너트(20)가 나사 스
핀들(18)을 통해 회전운동을 병진운동으로 전환하고 이 운동이 도면에서 우측에 있는 브레이크 라이닝
(14)을 브레이크 디스크(16)에 가압한다. 브레이크 라이닝(14)이 브레이크 디스크(16)와 접촉하자마자,
플로팅 새들로 구성되어있는 브레이크 새들(12)이 그 자체 공지의 방식으로 도면에서 좌측에 표시된 브레
이크 라이닝(14)을 브레이크 디스크(16)의 다른 쪽에 가압한다.
마찰 브레이크(14,16)를 해제시키려면 복원 모터(34)를 기동시켜 제 1 기어(30)를 통해 스핀들 너트(20)
를 반대방향으로 회전 구동시켜 마찰 브레이크(14,16)를 다시 해제 분리시킨다. 회전각 측정장치(44)에
의해 마찰 브레이크 해제시의 복원 모터(34)의 회전각이 구해지는데 그 회전각은 브레이크 라이닝(14)의
복원거리에 비례한다. 따라서, 회전각 측정장치(44)는 브레이크 라이닝(14)에 대한 복원거리 센서를 구성
한다. 복원 모터(34)는 조정의 경우 일 회전 이상이 되는 일정한 각도만큼 회전된 후 단전(스위칭 오프)
된다. 그럼으로써 약 0.1 mm - 0.2 mm의 예정된 공극은 브레이크 라이닝(14)의 마모 및 브레이크 디스크
(16)의 마모와 상관없이 달성된다. 제동 장치(10)의 해제 후 잔류제동력은 영이 되기 때문에 제동 장치가
해제되었을 때 브레이크 라이닝(14)이 마모되지 않고 제동 장치(10)가 추가로 가열되지 않으므로 차량의
주행안정성이 악화되지 않는다.
두 전기모터(34,40)는 두 기어(30,36)와 축 기어(18,20)에 의해 체크 메카니즘을 형성한다. 이것은, 마찰
브레이크(14,16)가 자동으로 작동모터(40)의 단전에 따라 해제되는 것이 아니고 오직 복원 모터(34)에 의
한 또는 고장의 경우에 작동모터(40)에 의한 복원동작에 의해서만 해제된다는 것을 의미한다. 그러므로써
마찰브레이크(14,16)를 작동시키고, 제동력을 확대 및 축소시키며 마찰 브레이크(14,16)를 해제하기 위한
전류만이 필요로 한다. 계속 같은 제동력으로 제동하고 있는 동안에는 전기모터(34,40)가 단전되거나 또
는 언제나 작동모터(40)에는 작은 유지전류만이 공급된다. 따라서 전기모터(34,40)의 전류소비 및 발열이
적다.
본 발명에 의한 제동 장치의 추가 이점은 고정브레이크로 사용될 수 있다는 것이다: 그렇게 사용하려면
제동 장치(10)를 작동모터(40)로 작동시키고 이어서 전류를 차단한다. 제동 장치(10)는 작동된 채 유지된
다. 다른 어떤 고정수단도 필요하지 않다. 체크 메카니즘으로 작동되게 하려면 실시예에서 사용된 축 기
어(18,20) 대신에 예컨대 웜 기어(도시되지 않음)도 고려될 수 있을 것이다.
자기 클램핑(자기 고정) 메카니즘도 체크 메카니즘 대신에 고려될 수 있다. 자기 클램핑이란 말은 메카니
즘이 그의 피동축에서 오직 일정한 역치 제동 모멘트를 극복하여서만 움직일 수 있다는 것을 의미한다.
자기 클램핑 메카니즘은 예를 들면 기어 또는 유성기어일 수 있다. 이들 기어는 무전류 전기 모터를 회전
시키는 데 필요한 회전모멘트를 그의 피동부에 대해 그의 기어 감속비만큼 확대시켜준다. 그 위에 자기
클램핑 메카니즘의 내부마찰도 작용한다. 따라서 일정한 제동력은 전기 모터가 통전되지 않을 때 자기 클
램핑 메카니즘에 의해서도 올바르게 유지 될 수 있다.
(57) 청구의 범위
청구항 1
제 1 전기 모터에 의해 작동될 수 있는 작동장치를 가진 마찰 브레이크를 구비하는 차량용 제동 장치에
있어서,
마찰 브레이크(14,16)를 해제시킬 수 있는 제 2 모터(34)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동 장
치.
청구항 2
제 1 항에 있어서, 두 전기 모터(34,40)는 두 개의 서로 독립적인 전류공급원에 연결되는 것을 특징으로
하는 차량용 제동 장치.
청구항 3
제 1 항에 있어서, 두 전기 모터(34,40)는 그들 각각에 의해 최대 제동력이 발생되도록 배치(레이아웃)되
는 것을 특징으로 하는 차량용 제동 장치.
청구항 4
제 1 항에 있어서, 두 전기 모터(34,40)는, 최대 제동력을 발휘하기 위해 두 전기 모터(34,40)가 필요하
도록 배치되는 것을 특징으로 하는 차량용 제동 장치.
청구항 5
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제 1 항에 있어서, 복원거리 센서(44)를 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 제동 장치.
청구항 6
제 5 항에 있어서, 두 전기 모터(34,40) 중의 하나는 회전각 측정장치(44)를 가진 직류모터인 것을 특징
으로 하는 제동 장치.
청구항 7
제 5 항에 있어서, 두 전기 모터(34,40) 중의 하나는 회전각 측정장치를 가진 전기식 전환 모터인 것을
특징으로 하는 제동 장치.
청구항 8
상기 항중 어느 한 항에 있어서, 자기 클램핑 메카니즘 또는 체크 메카니즘(18,20,30,34,36,40)을 구비하
는 것을 특징으로 하는 제동 장치.
청구항 9
마찰 브레이크(14,16)의 해제 시에는 브레이크 라이닝(14)이 고정가능한 복원거리만큼 브레이크 디스크
(16), 브레이크 드럼 등으로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 상기 항중 어느 한 항의 제동 장치의 작동
방법.
도면
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